在线粒度检测

在很多分散体或胶体的生产过程中，比如印刷墨水或者喷墨打印墨水，对于墨水中粒度的控制有着越来越多的需求，不仅仅在实验室需要进行粒度控制，目前很多的墨水生产企业都在实时控制生产过程中颗粒的大小及分布。这样可以在生产过程中及时的发现问题及时解决问题，从而实现达到很好的工艺控制，这对提高产品的质量或优化产品的合格率有着重要的作用。

对于喷墨打印墨水的一个常规检测方法是粒度测试，因为颜料的粒度对于色彩的性能有着决定性的影响。但是，目前市场上的用于粒度表征的仪器并不适合生产过程中的在线检测。原因主要是通常需要样品稀释，粒度以及浓度检测范围的限制，还有相对较长的获取检测数据的时间。

图1：用于动态光散射DLS测试的IPAS模块以及在线探头

作为一个公共资金的研究项目ZIM项目的联合人—Colloid Metrix GmbH（简称德国CMX），开发了一款新的在线粒度分析系统IPAS。通过IPAS和动态光散射分析仪（即纳米粒度仪）NANO-flex II配合使用，可以在生产过程中通过动态光散射（DLS）分析方法实现在线粒度测量，测量范围在0.3nm-10um。

这是一种新型的测量探头，如图1所示，配合纳米粒度分析仪NANO-flex II的测量探头可以直接集成到生产过程中（图2），同时也可以配合其他仪器的测量探头，比如可以确定颜色特征，浓度以及颗粒结晶程度的各种探头。通过实时的数据采集，可以实现生产工艺过程中墨水的粒度分布，固含量和颜色特征之间的相应关系。通过大量的数据，可以获取实际生产工艺条件和成品喷墨墨水间的关系，这些数据和结论可以用于提高预设生产工艺参数的效率。

图2：Z新开发的在线测试探头

采用Z新的在线测试探头所做的第一个实验已经完成并在相关的文献发表了。从图3可以看到，这里测试了一个粒度为300nm样品。第一部分显示了采用常规的动态光散射（DLS）探头并且不搅拌样品的结果。第二部分样品在搅拌状态下测试。第三部分，安装了Z新的在线检测探头，样品不搅拌，而在第四部分，样品是在搅拌状态的。

图3：没有在线测量探头的测试（1和2），有在线测量探头（3和4），不搅拌（1和3），搅拌状态（2和4）。（来自于）

通过这些测试，可以很好地看到，德国CMX的纳米粒度仪NANO-flex II结合了Z新的IPAS在线检测探头，实现了动态光散射（DLS）也可以在运动的介质中进行测试。

(1)    Newsletter Nanonetz Bayern e.V., Ausgabe Oktober 2016

(2)    (2) DE KANTER, Martinus, et al. Enabling the measurement of particle sizes in stirred

colloidal suspensions by embedding dynamic light scattering into an automated

probe head. Measurement, 2016, 80. Jg., S. 92-98.